JP6432768B2 - Waste heat recovery device, heating system, steam boiler and deodorization system - Google Patents
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Description
本開示は、排熱回収装置に関する。また、本開示は、その排熱回収装置を備えた、加熱システム、蒸気ボイラー及び脱臭システムに関する。 The present disclosure relates to an exhaust heat recovery apparatus. The present disclosure also relates to a heating system, a steam boiler, and a deodorization system including the exhaust heat recovery device.
従来、排熱を有効に利用する手段として、排熱を有する高温熱源と予熱が必要な低温熱源との温度差によって仕事を取り出すランキンサイクルが知られている。例えば、可燃性ガスを燃料とする車輌用燃焼機関より排出される排気ガスを高温熱源として用い、液体状態の燃料から気化する可燃性ガスを低温熱源として用いたランキンサイクルを備える排熱回収装置が知られている。 Conventionally, as a means for effectively utilizing exhaust heat, a Rankine cycle that extracts work by a temperature difference between a high-temperature heat source having exhaust heat and a low-temperature heat source requiring preheating is known. For example, an exhaust heat recovery apparatus having a Rankine cycle that uses exhaust gas discharged from a vehicle combustion engine that uses combustible gas as a fuel as a high-temperature heat source, and uses a combustible gas that vaporizes from liquid fuel as a low-temperature heat source. Are known.
特許文献1には、図9に示すような排熱回収装置500が記載されている。凝縮器520において、タンク516から燃焼機関510へ供給される可燃性ガスの気化熱を利用してランキンサイクルの作動流体(例えば、フロン)が等圧冷却により凝縮する。ポンプ532は、作動流体を断熱圧縮する。熱交換器514における熱交換により排気ガスの熱を利用して作動流体を等圧加熱して蒸発させる。タービン526により蒸発した作動流体を断熱膨張させて排気ガスが有する排熱を仕事として取り出す。
Patent Document 1 describes an exhaust
特許文献1に記載の排熱回収装置は、ランキンサイクルの動作の効率を高め、排熱を効率的に利用する観点から改良の余地を有する。
上記事情を鑑み、限定的ではない例示的なある実施形態は、従来よりも、ランキンサイクルの動作の効率が高く、排熱を効率的に利用できる排熱回収装置を提供する。
The exhaust heat recovery apparatus described in Patent Document 1 has room for improvement from the viewpoint of improving the operation efficiency of the Rankine cycle and efficiently using the exhaust heat.
In view of the above circumstances, an exemplary embodiment that is not limited provides an exhaust heat recovery device that is more efficient in Rankine cycle operation and that can efficiently use exhaust heat.
本開示は、排熱を有する第1熱媒体を流すための排熱流路と、前記第1熱媒体の温度より低い温度を有する第2熱媒体を流すための第2熱媒体流路と、ポンプ、蒸発器、膨張機、及び凝縮器を含み、前記蒸発器において前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と作動流体とを熱交換させることによって前記作動流体を蒸発させ、蒸発した前記作動流体が前記膨張機で膨張して動力を生成するランキンサイクルと、前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させることによって前記第2熱媒体を加熱して前記第1熱媒体の有する排熱を回収するための排熱回収熱交換器と、を備えた、排熱回収装置を提供する。 The present disclosure includes an exhaust heat channel for flowing a first heat medium having exhaust heat, a second heat medium channel for flowing a second heat medium having a temperature lower than the temperature of the first heat medium, and a pump The working fluid is evaporated by evaporating the working fluid by exchanging heat between the first heat medium and the working fluid flowing in the exhaust heat flow path in the evaporator, including an evaporator, an expander, and a condenser. A Rankine cycle in which a working fluid is expanded by the expander to generate power, and the first heat medium flowing through the exhaust heat flow path and the second heat medium flowing through the second heat medium flow path. An exhaust heat recovery apparatus comprising: an exhaust heat recovery heat exchanger for recovering exhaust heat of the first heat medium by heating the second heat medium by heat exchange.
本開示によれば、従来よりもランキンサイクルの動作の効率が高く、排熱を効率的に利用できる排熱回収装置を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an exhaust heat recovery device that has higher Rankine cycle operation efficiency than the conventional one and can efficiently use exhaust heat.
ランキンサイクルによって動力を生成する場合、例えば、ランキンサイクルによって発電を行う場合、ランキンサイクルの発電端における発電効率は、発電機からの発電出力を蒸発器で回収する熱量で除することにより求まる。蒸発器で加熱され蒸発した高温の作動流体が圧力の低い凝縮器へ流れることにより、膨張機又はタービンにおける回転機構が回転して動力(仕事)が発生する。これにより、発電機が駆動され発電する。すなわち、蒸発器における作動流体の圧力と凝縮器における作動流体の圧力との差が大きいほど、発電機による発電出力は大きくなる。 When power is generated by the Rankine cycle, for example, when power is generated by the Rankine cycle, the power generation efficiency at the power generation end of the Rankine cycle is obtained by dividing the power generation output from the generator by the amount of heat recovered by the evaporator. When the high-temperature working fluid heated and evaporated by the evaporator flows to the condenser having a low pressure, the rotating mechanism in the expander or the turbine rotates to generate power (work). As a result, the generator is driven to generate power. That is, the greater the difference between the pressure of the working fluid in the evaporator and the pressure of the working fluid in the condenser, the greater the power output by the generator.
蒸発器における作動流体の圧力及び凝縮器における作動流体の圧力は、それぞれ、蒸発器で作動流体が蒸発する温度と凝縮器で作動流体が凝縮する温度とによって決まる。作動流体が蒸発する温度は、高温熱源の最も低い温度及び蒸発器の熱交換性能によって影響を受ける。作動流体が凝縮する温度は、低温熱源の最も高い温度及び凝縮器の熱交換性能によって影響を受ける。特許文献1に記載の排熱回収装置500のように高温熱源である排気ガスの有する排熱の回収をランキンサイクルのみで行う場合、熱交換器514における排熱の回収量を増やそうとすると熱回収後の排気ガスの温度が低下し、作動流体が蒸発する温度が低下してしまう。このため、蒸発器における作動流体の圧力と凝縮器における作動流体の圧力との差が小さくなり、発電出力が小さくなる。その結果、従来の排熱回収装置は、ランキンサイクルによる動力生成の効率が低い状態で動作する可能性がある。また、高温熱源の温度が高すぎると、ランキンサイクルのポンプに要求される動力が大きくなりランキンサイクルの効率が低下する。
The pressure of the working fluid in the evaporator and the pressure of the working fluid in the condenser are determined by the temperature at which the working fluid evaporates in the evaporator and the temperature at which the working fluid condenses in the condenser, respectively. The temperature at which the working fluid evaporates is affected by the lowest temperature of the hot heat source and the heat exchange performance of the evaporator. The temperature at which the working fluid condenses is affected by the highest temperature of the low temperature heat source and the heat exchange performance of the condenser. When exhaust heat of exhaust gas that is a high-temperature heat source is recovered only by the Rankine cycle as in the exhaust
また、特許文献1の排熱回収装置500において、熱交換器514における排気ガスの温度を高く維持しようとすると、排気ガスの有する排熱の回収量が減り、排気ガスの有する排熱を効率的に利用することが難しくなる。
Further, in the exhaust
さらに、従来の排熱回収装置では、排熱回収の全てをランキンサイクルで行うため、発電量に対する熱交換量が大きくなり、ランキンサイクルが大型化して低コスト化が難しいという問題を有する。 Further, in the conventional exhaust heat recovery apparatus, since all of the exhaust heat recovery is performed in the Rankine cycle, there is a problem that the amount of heat exchange with respect to the amount of power generation becomes large, the Rankine cycle becomes large, and cost reduction is difficult.
本開示の第1態様は、排熱を有する第1熱媒体を流すための排熱流路と、前記第1熱媒体の温度より低い温度を有する第2熱媒体を流すための第2熱媒体流路と、ポンプ、蒸発器、膨張機、及び凝縮器を含み、前記蒸発器において前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と作動流体とを熱交換させることによって前記作動流体を蒸発させ、蒸発した前記作動流体が前記膨張機で膨張して動力を生成するランキンサイクルと、前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させることによって前記第2熱媒体を加熱して前記第1熱媒体の有する排熱を回収するための排熱回収熱交換器と、を備えた、排熱回収装置を提供する。 A first aspect of the present disclosure includes an exhaust heat flow path for flowing a first heat medium having exhaust heat, and a second heat medium flow for flowing a second heat medium having a temperature lower than the temperature of the first heat medium. The working fluid is evaporated by exchanging heat between the first heat medium flowing through the exhaust heat flow path and the working fluid in the evaporator, and a path, a pump, an evaporator, an expander, and a condenser. A Rankine cycle in which the evaporated working fluid expands in the expander to generate power, and the second heat medium flow passes through the first heat medium flow and the second heat medium flow path. An exhaust heat recovery device comprising: an exhaust heat recovery heat exchanger for recovering exhaust heat of the first heat medium by heating the second heat medium by exchanging heat with the heat medium To do.
第1態様によれば、排熱回収熱交換器によって第1熱媒体の有する排熱が回収され、高温熱源として適切な温度範囲にある第1熱媒体と作動流体とを蒸発器において熱交換させることができる。このため、ランキンサイクルの動作の効率が高い。また、ランキンサイクルで回収されない第1熱媒体の有する排熱によって第2熱媒体を加熱できるので、第1熱媒体の有する排熱を効率的に利用できる。ランキンサイクルによる排熱の回収量を低減できるので、ランキンサイクルを小型化でき、低コスト化を図ることもできる。 According to the first aspect, the exhaust heat of the first heat medium is recovered by the exhaust heat recovery heat exchanger, and heat exchange is performed between the first heat medium and the working fluid in an appropriate temperature range as a high-temperature heat source in the evaporator. be able to. For this reason, the operation efficiency of the Rankine cycle is high. In addition, since the second heat medium can be heated by the exhaust heat of the first heat medium that is not recovered by the Rankine cycle, the exhaust heat of the first heat medium can be used efficiently. Since the amount of exhaust heat recovered by the Rankine cycle can be reduced, the Rankine cycle can be miniaturized and the cost can be reduced.
本開示の第2態様は、第1態様において、前記第2熱媒体流路は、前記排熱回収熱交換器で加熱された前記第2熱媒体を所定の熱プロセスに供給するように構成されている、排熱回収装置を提供する。第2態様によれば、所定の熱プロセスに供給される第2熱媒体を、排熱回収熱交換器において、第1熱媒体の有する排熱によって予熱できる。 According to a second aspect of the present disclosure, in the first aspect, the second heat medium flow path is configured to supply the second heat medium heated by the exhaust heat recovery heat exchanger to a predetermined heat process. An exhaust heat recovery device is provided. According to the second aspect, the second heat medium supplied to the predetermined heat process can be preheated by the exhaust heat of the first heat medium in the exhaust heat recovery heat exchanger.
本開示の第3態様は、第1態様又は第2態様において、前記動力によって発電する発電機をさらに備える、排熱回収装置を提供する。第3態様によれば、熱エネルギーをエクセルギーの大きい電気エネルギーに変換できる。 A third aspect of the present disclosure provides the exhaust heat recovery apparatus according to the first aspect or the second aspect, further including a generator that generates electric power using the power. According to the 3rd aspect, heat energy can be converted into electrical energy with large exergy.
本開示の第4態様は、第1態様−第3態様のいずれかにおいて、前記ランキンサイクルは、前記凝縮器において、前記膨張機で膨張した前記作動流体と、前記排熱回収熱交換器で加熱される前の前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させることによって、前記作動流体を凝縮させる、排熱回収装置を提供する。第4態様によれば、排熱回収熱交換器で加熱される前の第2熱媒体によって作動流体を凝縮させることができる。 According to a fourth aspect of the present disclosure, in any one of the first aspect to the third aspect, the Rankine cycle is heated by the working fluid expanded by the expander and the exhaust heat recovery heat exchanger in the condenser. Provided is an exhaust heat recovery device that condenses the working fluid by exchanging heat with the second heat medium flowing through the second heat medium flow path before being performed. According to the fourth aspect, the working fluid can be condensed by the second heat medium before being heated by the exhaust heat recovery heat exchanger.
本開示の第5態様は、第4態様において、前記排熱回収熱交換器は、前記蒸発器における前記作動流体と熱交換した後の前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と、前記凝縮器における前記作動流体と熱交換した後の前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させる、排熱回収装置を提供する。第5態様によれば、蒸発器における高温熱源である第1熱媒体の温度と凝縮器における低温熱源である第2熱媒体の温度との差が大きいので、ランキンサイクルによる動力の生成効率が高い。また、蒸発器において作動流体と熱交換した後の第1熱媒体が有する排熱を排熱回収熱交換器で回収できるので、第1熱媒体の有する排熱を効率的に利用できる。 According to a fifth aspect of the present disclosure, in the fourth aspect, the exhaust heat recovery heat exchanger includes the first heat medium flowing through the exhaust heat flow path after exchanging heat with the working fluid in the evaporator; Provided is an exhaust heat recovery apparatus for exchanging heat with the second heat medium flowing through the second heat medium flow path after heat exchange with the working fluid in the condenser. According to the fifth aspect, since the difference between the temperature of the first heat medium that is the high-temperature heat source in the evaporator and the temperature of the second heat medium that is the low-temperature heat source in the condenser is large, the power generation efficiency by the Rankine cycle is high. . Further, since the exhaust heat of the first heat medium after heat exchange with the working fluid in the evaporator can be recovered by the exhaust heat recovery heat exchanger, the exhaust heat of the first heat medium can be used efficiently.
本開示の第6態様は、第4態様において、前記排熱回収熱交換器は、前記蒸発器における前記作動流体と熱交換する前の前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と、前記凝縮器における前記作動流体と熱交換した後の前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させる、排熱回収装置を提供する。第6態様によれば、第1熱媒体の温度がランキンサイクルにとって高すぎる場合に、排熱回収熱交換器において第2熱媒体との熱交換によって蒸発器における作動流体の温度を適切に低下させることができる。これにより、蒸発器における第1熱媒体の温度が、ランキンサイクルが効率良く動作可能な温度範囲に収まる。ランキンサイクルによる排熱の回収量を低減できるので、ランキンサイクルを小型化できる。 According to a sixth aspect of the present disclosure, in the fourth aspect, the exhaust heat recovery heat exchanger includes the first heat medium flowing through the exhaust heat flow path before exchanging heat with the working fluid in the evaporator; Provided is an exhaust heat recovery apparatus for exchanging heat with the second heat medium flowing through the second heat medium flow path after heat exchange with the working fluid in the condenser. According to the sixth aspect, when the temperature of the first heat medium is too high for the Rankine cycle, the temperature of the working fluid in the evaporator is appropriately lowered by heat exchange with the second heat medium in the exhaust heat recovery heat exchanger. be able to. Thereby, the temperature of the 1st heat carrier in an evaporator is settled in the temperature range which can operate Rankine cycle efficiently. Since the amount of exhaust heat recovered by the Rankine cycle can be reduced, the Rankine cycle can be reduced in size.
本開示の第7態様は、第1態様−第3態様のいずれかにおいて、前記ランキンサイクルは、前記凝縮器において、前記膨張機で膨張した前記作動流体と、前記第2熱媒体と異なる冷却媒体とを熱交換させることによって、前記作動流体を凝縮させ、前記排熱回収熱交換器は、前記蒸発器における前記作動流体と熱交換する前の前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と、前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させる、排
熱回収装置を提供する。第7態様によれば、第2熱媒体の温度がランキンサイクルの低温熱源の温度として適切でない場合に、第2熱媒体と異なる冷却媒体によって、凝縮器において作動流体を凝縮させることができる。また、第1熱媒体の温度がランキンサイクルにとって高すぎる場合に、排熱回収熱交換器において第2熱媒体との熱交換によって蒸発器における作動流体の温度を適切に低下させることができる。これにより、蒸発器における第1熱媒体の温度が、ランキンサイクルが効率良く動作する温度範囲に収まる。また、ランキンサイクルによる排熱の回収量を低減できるので、ランキンサイクルを小型化できる。
According to a seventh aspect of the present disclosure, in any one of the first aspect to the third aspect, the Rankine cycle includes a cooling medium that is different from the second heat medium and the working fluid that is expanded in the expander in the condenser. The first heat medium flowing through the exhaust heat flow path before heat exchange with the working fluid in the evaporator. And an exhaust heat recovery device that exchanges heat with the second heat medium flowing through the second heat medium flow path. According to the seventh aspect, when the temperature of the second heat medium is not appropriate as the temperature of the low temperature heat source of the Rankine cycle, the working fluid can be condensed in the condenser by the cooling medium different from the second heat medium. In addition, when the temperature of the first heat medium is too high for the Rankine cycle, the temperature of the working fluid in the evaporator can be appropriately reduced by heat exchange with the second heat medium in the exhaust heat recovery heat exchanger. As a result, the temperature of the first heat medium in the evaporator falls within the temperature range in which the Rankine cycle operates efficiently. In addition, since the amount of exhaust heat recovered by the Rankine cycle can be reduced, the Rankine cycle can be reduced in size.
本開示の第8態様は、第1態様−第3態様のいずれかにおいて、前記ランキンサイクルは、前記凝縮器において、前記膨張機で膨張した前記作動流体と、前記第2熱媒体と異なる冷却媒体とを熱交換させることによって、前記作動流体を凝縮させ、前記排熱回収熱交換器は、前記蒸発器における前記作動流体と熱交換した後の前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と、前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させる、排熱回収装置を提供する。第8態様によれば、第2熱媒体の温度がランキンサイクルの低温熱源の温度として適切でない場合に、第2熱媒体と異なる冷却媒体によって、凝縮器において作動流体を凝縮させることができる。また、蒸発器における高温熱源である第1熱媒体の温度と凝縮器における低温熱源である冷却媒体の温度との差が大きいので、ランキンサイクルによる動力の生成効率が高い。また、蒸発器において作動流体と熱交換した後の第1熱媒体が有する排熱を排熱回収熱交換器で回収できるので、第1熱媒体の有する排熱を効率的に利用できる。 According to an eighth aspect of the present disclosure, in any one of the first aspect to the third aspect, the Rankine cycle includes a cooling medium that is different from the second heat medium and the working fluid that is expanded by the expander in the condenser. The first heat medium flowing through the exhaust heat flow path after exchanging heat with the working fluid in the evaporator. And an exhaust heat recovery device that exchanges heat with the second heat medium flowing through the second heat medium flow path. According to the eighth aspect, when the temperature of the second heat medium is not appropriate as the temperature of the low temperature heat source of the Rankine cycle, the working fluid can be condensed in the condenser by the cooling medium different from the second heat medium. Moreover, since the difference of the temperature of the 1st heat medium which is a high temperature heat source in an evaporator and the temperature of the cooling medium which is a low temperature heat source in a condenser is large, the production | generation efficiency of the power by Rankine cycle is high. Further, since the exhaust heat of the first heat medium after heat exchange with the working fluid in the evaporator can be recovered by the exhaust heat recovery heat exchanger, the exhaust heat of the first heat medium can be used efficiently.
本開示の第9態様は、燃焼部と、前記燃焼部で発生した熱を用いて被加熱物を加熱するための加熱空間と、前記加熱空間で発生した排気ガスを排出するための排出流路と、前記燃焼部に外気を供給するための吸気流路と、第5態様−第8態様のいずれかの排熱回収装置と、を備え、前記排熱流路は、前記排気ガスが前記第1熱媒体として前記排熱流路に供給されるように前記排出流路に接続され、前記第2熱媒体流路は、前記外気が前記第2熱媒体として前記第2熱媒体流路を経由して前記燃焼部に供給されるように前記吸気流路の少なくとも一部を形成している、加熱システムを提供する。 A ninth aspect of the present disclosure includes a combustion section, a heating space for heating an object to be heated using heat generated in the combustion section, and an exhaust passage for discharging exhaust gas generated in the heating space. And an intake passage for supplying outside air to the combustion section, and the exhaust heat recovery device according to any of the fifth to eighth aspects, wherein the exhaust gas is the first exhaust gas. The second heat medium flow path is connected to the exhaust flow path so as to be supplied as a heat medium to the exhaust heat flow path, and the outside air passes through the second heat medium flow path as the second heat medium. A heating system is provided that forms at least a portion of the intake flow path to be supplied to the combustion section.
第9態様によれば、加熱空間で発生した排気ガスの排熱を利用して動力を生成できると共に、燃焼部に供給する外気を排熱回収装置において予熱できる。これにより、燃焼部において使用される燃料を節約できる。 According to the ninth aspect, the exhaust heat of the exhaust gas generated in the heating space can be used to generate power, and the outside air supplied to the combustion unit can be preheated in the exhaust heat recovery device. Thereby, the fuel used in a combustion part can be saved.
本開示の第10態様は、第9態様において、前記加熱空間における空気の一部を前記燃焼部に供給するための再熱流路をさらに備える、加熱システムを提供する。第10態様によれば、加熱空間における空気の一部が燃焼部に供給されるので、燃料部における燃料を節約できる。 A tenth aspect of the present disclosure provides the heating system according to the ninth aspect, further including a reheat channel for supplying a part of the air in the heating space to the combustion unit. According to the 10th aspect, since a part of air in heating space is supplied to a combustion part, the fuel in a fuel part can be saved.
本開示の第11態様は、燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスと液体とを熱交換させることによって前記液体を蒸発させる蒸気発生器と、前記蒸気発生器に前記液体を供給するための給液流路と、第5態様−第8態様のいずれかの排熱回収装置と、備え、前記排熱流路は、前記蒸気発生器において前記液体と熱交換した後の前記燃焼ガスが前記第1熱媒体として前記排熱流路を流れるように構成されていて、前記第2熱媒体流路は、前記蒸気発生器に供給されるべき前記液体が前記第2熱媒体として前記第2熱媒体流路を経由して前記蒸気発生器に供給されるように、前記給液流路の少なくとも一部を形成している、蒸気ボイラーを提供する。 An eleventh aspect of the present disclosure includes a combustor, a steam generator that evaporates the liquid by exchanging heat between the combustion gas generated in the combustor and the liquid, and the liquid generator for supplying the liquid to the steam generator. And a waste heat recovery device according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein the exhaust heat flow path is configured such that the combustion gas after heat exchange with the liquid is performed in the steam generator. The second heat medium flow path is configured to flow through the exhaust heat flow path as a first heat medium, and the second heat medium has the liquid to be supplied to the steam generator as the second heat medium. Provided is a steam boiler that forms at least a part of the liquid supply flow path so as to be supplied to the steam generator via the flow path.
第11態様によれば、蒸気発生器と熱交換した後の熱媒体の排熱を利用して動力を生成できると共に、蒸気発生器に供給されるべき液体を予熱できる。これにより、燃焼器において使用される燃料を節約できる。 According to the eleventh aspect, power can be generated using the exhaust heat of the heat medium after heat exchange with the steam generator, and the liquid to be supplied to the steam generator can be preheated. This saves fuel used in the combustor.
本開示の第12態様は、臭気物質を燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部で前記臭気物質を燃焼させて発生した排気ガスを排出するための排気流路と、所定の熱プロセスにプロセス流体を供給するためのプロセス流体流路と、第5態様−第8態様のいずれかの排熱回収装置と、を備え、前記排熱流路は、前記排気ガスが前記第1熱媒体として前記排熱流路に供給されるように前記排気流路に接続され、前記第2熱媒体流路は、前記プロセス流体が前記第2熱媒体として前記第2熱媒体流路を経由して前記所定の熱プロセスに供給されるように、前記プロセス流体流路の少なくとも一部を形成している、脱臭システムを提供する。 A twelfth aspect of the present disclosure includes a combustion section for burning odorous substances, an exhaust passage for discharging exhaust gas generated by burning the odorous substances in the combustion section, and a process fluid for a predetermined thermal process. And a waste heat recovery device according to any one of the fifth aspect to the eighth aspect, wherein the exhaust heat flow path uses the exhaust gas as the first heat medium. The second heat medium flow path is connected to the exhaust flow path so as to be supplied to the predetermined heat process via the second heat medium flow path as the second heat medium. A deodorization system is provided that forms at least a portion of the process fluid flow path as provided.
第12態様によれば、臭気物質を燃焼させて発生する排気ガスの排熱を利用して動力を生成できると共に、所定の熱プロセスに供給されるプロセス流体を排熱回収装置において予熱できる。 According to the twelfth aspect, power can be generated using exhaust heat of exhaust gas generated by burning odorous substances, and a process fluid supplied to a predetermined heat process can be preheated in the exhaust heat recovery apparatus.
本開示の第13態様は、第12態様において、前記燃焼部は、前記臭気物質を予熱する予熱部と、予熱された前記臭気物質を触媒と接触させて触媒燃焼させる触媒燃焼部とを備える、脱臭システムを提供する。第13態様によれば、触媒燃焼法を利用して臭気物質を燃焼させることができる。 According to a thirteenth aspect of the present disclosure, in the twelfth aspect, the combustion unit includes a preheating unit that preheats the odorous substance, and a catalytic combustion unit that causes the preheated odorous substance to come into contact with a catalyst to perform catalytic combustion. Provide a deodorization system. According to the thirteenth aspect, the odorous substance can be burned using the catalytic combustion method.
本開示の第14態様は、第12態様又は第13態様において、前記臭気物質を吸着材に吸着させた後、前記吸着材から前記臭気物質を脱着させて前記臭気物質を濃縮する濃縮部と、前記濃縮部で濃縮された前記臭気物質を前記燃焼部に供給するための供給流路と、をさらに備え、前記所定の熱プロセスとして、前記第2熱媒体流路を経由した前記プロセス流体によって前記臭気物質が吸着した前記吸着材を加熱して前記臭気物質を前記吸着材から脱着させる、脱臭システムを提供する。第14態様によれば、排熱回収装置において予熱したプロセス流体を利用して濃縮部の吸着材に吸着された臭気物質を脱着させて臭気物質を濃縮できる。 According to a fourteenth aspect of the present disclosure, in the twelfth aspect or the thirteenth aspect, after the odorous substance is adsorbed on an adsorbent, the odorous substance is desorbed from the adsorbent and the odorous substance is concentrated. A supply flow path for supplying the odorous substance concentrated in the concentration section to the combustion section, and as the predetermined thermal process, the process fluid passing through the second heat medium flow path is used as the predetermined heat process. Provided is a deodorization system that heats the adsorbent adsorbed with an odor substance to desorb the odor substance from the adsorbent. According to the fourteenth aspect, the odorous substance can be concentrated by desorbing the odorous substance adsorbed on the adsorbent of the concentrating part using the process fluid preheated in the exhaust heat recovery apparatus.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本開示の一例に関するものであり、本開示はこれらによって限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The following description relates to an example of the present disclosure, and the present disclosure is not limited thereto.
<排熱回収装置>
第1実施形態に係る排熱回収装置150Aは、図1に示すように、排熱流路110、第2熱媒体流路112、ランキンサイクル155、及び排熱回収熱交換器156を備える。排熱流路110は、排熱を有する第1熱媒体を流すための流路である。第1熱媒体は、例えば、燃焼により発生した排気ガス、加圧水または油などの高温の排出流体である。第2熱媒体流路112は、第1熱媒体の温度よりも低い温度を有する第2熱媒体を流すための流路である。第2熱媒体は、例えば、排熱回収装置150Aの外部から供給される外気等の気体又は水等の液体である。
<Exhaust heat recovery device>
As shown in FIG. 1, the exhaust heat recovery apparatus 150 </ b> A according to the first embodiment includes an exhaust
ランキンサイクル155は、ポンプ151、蒸発器152、膨張機153、及び凝縮器154を含み、ポンプ151、蒸発器152、膨張機153、及び凝縮器154がこの順番で配管によって接続されている。ランキンサイクル155を作動流体が循環する。ランキンサイクル155は、蒸発器152において、排熱流路110を流れている第1熱媒体と作動流体とを熱交換させることによって作動流体を蒸発させる。すなわち、排熱流路110を流れている第1熱媒体がランキンサイクル155の高温熱源である。蒸発器152は、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器、フィンチューブ式熱交換器、又はシェルアンドチューブ式熱交換器である。蒸発器152は、例えば、排熱流路110に配置されている。ランキンサイクル155の作動流体は特に制限されないが、例えば、水、アルコール、アンモニア、炭化水素又はハロカーボンである。
The
ランキンサイクル155は、蒸発した作動流体が膨張機153で膨張して動力を生成する。膨張機153は回転機構を備える。膨張機153は、例えば、タービン又は容積型の膨張機である。容積型の膨張機として、スクロール型膨張機、ロータリ型膨張機などが挙げられる。排熱回収装置150Aは、さらに、発電機170を備える。発電機170は、膨張機153によって駆動される。発電機170は、例えば、シャフトによって膨張機153に連結されている。ランキンサイクル155によって生成された動力によって発電機170は発電する。このため、熱エネルギーをエクセルギーの大きい電気エネルギーに変換できる。膨張機153及び発電機170は、同一の筐体に収まるように一体的に構成されていてもよいし、別々の筐体に収まっていてもよい。
In the
排熱回収熱交換器156は、排熱流路110を流れている第1熱媒体と第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体とを熱交換させることによって第2熱媒体を加熱して第1熱媒体の有する排熱を回収するための熱交換器である。すなわち、排熱回収熱交換器156は、排熱流路110の一部及び第2熱媒体流路112の一部によって構成されており、又は、排熱流路110若しくは第2熱媒体流路112に配置されている。排熱回収熱交換器156は、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器、フィンチューブ式熱交換器、又はシェルチューブ式熱交換器である。
The exhaust heat
第2熱媒体流路112は、排熱回収熱交換器156で加熱された第2熱媒体を所定の熱プロセスに供給するように構成されている。熱プロセスとは、熱によって化学的変化又は物理的変化を伴うプロセスを意味する。所定の熱プロセスは、排熱回収装置150Aの用途によって異なるが、例えば、加熱、燃焼、蒸発等の相変化、又は吸着物質の脱着である。排熱回収熱交換器156によって、所定の熱プロセスに供給されるべき第2熱媒体を予熱できる。
The second heat
凝縮器154は、第2熱媒体流路112において、排熱回収熱交換器156よりも上流に配置されている。このため、ランキンサイクル155は、凝縮器154において、膨張機153で膨張した作動流体と、排熱回収熱交換器156で加熱される前の第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体とを熱交換させることによって、作動流体を凝縮させる。すなわち、第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体がランキンサイクル155の低温熱源である。凝縮器154は、例えば、二重管式熱交換器、フィンチューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、又はシェルチューブ式熱交換器である。排熱回収熱交換器156で加熱される前の第2熱媒体によって作動流体を凝縮させることができる。また、凝縮器154において、第2熱媒体を予熱できる。
The
排熱回収熱交換器156は、排熱流路110において、蒸発器152よりも下流側に配置され、かつ、第2熱媒体流路112において、凝縮器154よりも下流側に配置されている。すなわち、排熱回収熱交換器156は、蒸発器152における作動流体と熱交換した後の排熱流路110を流れている第1熱媒体と、凝縮器154における作動流体と熱交換した後の第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体とを熱交換させる。
The exhaust heat
排熱回収装置150Aの動作について説明する。蒸発器152において作動流体と熱交換する排熱流路110を流れている第1熱媒体の温度が、例えば、100℃以上150℃以下の範囲であるときに、ランキンサイクル155に封入された液相の作動流体をポンプ151によって蒸発器152に送る。蒸発器152において、排熱流路110を流れている第1熱媒体の有する排熱が回収され、この排熱により作動流体が蒸発する。ポンプ151の仕事により蒸発器152に送り込まれた作動流体の蒸発に伴う蒸気圧力の増加により、ランキンサイクル155におけるポンプ151の出口と膨張機153の入口との間で作動流体の圧力は高い。このとき、蒸発器152は、作動流体の蒸発によって冷却されるので第1熱媒体の有する排熱から保護される。
The operation of the exhaust
蒸発器152において、排熱流路110を流れている第1熱媒体と作動流体とを熱交換させる。第1熱媒体は排熱流路110を上流側から下流側に向かって流れている。蒸発器152において、温度差のある2つの流体を熱交換させるので、蒸発器152を構成している熱交換器の表面における温度境界層を薄くできる。熱交換器の表面における熱伝達率が大きく蒸発器152の熱交換効率が高いので、蒸発器152を小型化できる。
In the
凝縮器154において、第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体との熱交換によって作動流体が冷却されるので、作動流体は凝縮する。ランキンサイクル155における膨張機153の出口とポンプ151の入口との間で作動流体の圧力は低い。従って、膨張機153の蒸発器152側の作動流体の圧力が高く、膨張機153の凝縮器154側の作動流体の圧力が低くなるので、蒸発器152で加熱されて蒸発した気相の作動流体が膨張機153を通過して凝縮器154へ流れる。膨張機153は、作動流体が流れるエネルギーを回転機構によって回転動力に変換する。これにより、ランキンサイクル155は、動力を生成する。この回転動力によって発電機170が駆動されて発電が行われる。
In the
膨張機153を通過した作動流体は、凝縮器154へ供給され、第2熱媒体流路112を流れる第2熱媒体と熱交換して、第2熱媒体を加熱する。
The working fluid that has passed through the
排熱回収熱交換器156は、排熱流路110における蒸発器152よりも下流側の位置及び第2熱媒体流路112における凝縮器154よりも下流側の位置に配置されている。このため、排熱回収熱交換器156は、ランキンサイクル155で回収されなかった、排熱流路110を流れている第1熱媒体の有する排熱を回収する。この回収される排熱により第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体がさらに加熱される。このため、第1熱媒体の有する排熱を効率的に利用できる。
The exhaust heat
ランキンサイクル155は、高温熱源の温度と低温熱源の温度との差がランキンサイクル155の効率の良い動作に適する範囲となるように、構成されている。具体的に、蒸発器152は、排熱流路110において、蒸発器152を通過する第1熱媒体の温度が適切な範囲となる位置に配置されている。また、凝縮器154は、第2熱媒体流路112において、凝縮器154を通過する第2熱媒体の温度が適切な範囲となる位置に配置されている。このため、蒸発器152における第1熱媒体の有する排熱の回収量が制限される。その結果、蒸発器152の出口における高温熱源の温度と凝縮器154の出口における低温熱源の温度との差が小さすぎないので、ランキンサイクル155による動力生成の効率が向上する。高温熱源の温度と低温熱源の温度との差が大きく、ランキンサイクル155を効率良く動作可能な第1熱媒体の有する排熱がランキンサイクル155の蒸発器152によって回収される。一方、高温熱源の温度と低温熱源の温度との差が小さく、ランキンサイクル155の効率的な動作に向かない第1熱媒体の有する排熱が排熱回収熱交換器156によって回収される。
The
ランキンサイクル155は、排熱回収装置150Aが排熱回収熱交換器156を備えることにより効率良く動作する。なぜなら、排熱回収熱交換器156で冷却される前の高温の第1熱媒体及び排熱回収熱交換器156で加熱される前の低温の第2熱媒体と、ランキンサイクル155の作動流体とを熱交換させるからである。このように、ランキンサイクル155の蒸発器152及び排熱回収熱交換器156で第1熱媒体の有する排熱の回収を分担することによって、ランキンサイクル155の蒸発器152において適切な排熱回収が行われる。また、ランキンサイクル155の蒸発器152によって回収される排熱量を低減できるので、蒸発器152を小型化できる。
ランキンサイクル155は、蒸発器152において排熱流路110を流れている第1熱媒体と作動流体とを熱交換させる。これにより、ランキンサイクル155及び発電機170を用いて発電を行うことができる。また、ランキンサイクル155は、凝縮器154において、膨張機153で膨張した作動流体と、排熱回収熱交換器156で加熱される前の第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体とを熱交換させる。これにより、第2熱媒体を予熱できる。また、排熱回収熱交換器156は、排熱流路110を流れている第1熱媒体と第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体とを熱交換させる。これにより、第2熱媒体を予熱できる。このため、排熱回収装置150Aは、第1熱媒体から回収した排熱を発電だけでなく第2熱媒体の予熱などの他の用途にも利用できる。このため、第1熱媒体の有する排熱を効率的に利用できる。
排熱回収装置150Aは、ランキンサイクル155及び排熱回収熱交換器156が第1熱媒体の有する排熱の回収を適切に分担するので、ランキンサイクル155の蒸発器152によって第1熱媒体から回収される排熱量が低減される。このため、ランキンサイクル155による動力生成の効率も高まる。また、ランキンサイクル155を小型化でき、排熱回収装置150Aの低コスト化を図ることができる。
Since the
排熱回収装置150Aは、ランキンサイクル155が動力を生成する限り、発電機170を備えていなくてもよい。この場合、ランキンサイクル155で発生した動力を発電機以外の機械を駆動するために利用してもよい。
As long as the
(第1変形例)
排熱回収装置150Aは、様々な観点から変更が可能である。排熱回収装置150Aは、図2に示すように、第1変形例に係る排熱回収装置150Bのように変更されてもよい。排熱回収装置150Bは、特に説明する場合を除き、排熱回収装置150Aと同様に構成されている。排熱回収装置150Aの構成要素と同一又は対応する排熱回収装置150Bの構成要素には、排熱回収装置150Aと同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。排熱回収装置150Aに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、排熱回収装置150Bにも適用される。このことは、他の変形例にもあてはまる。
(First modification)
The exhaust
排熱回収装置150Bの排熱回収熱交換器156は、排熱流路110において蒸発器152よりも上流側に配置され、かつ、第2熱媒体流路112において凝縮器154よりも下流側に配置されている。すなわち、排熱回収熱交換器156は、蒸発器152における作動流体と熱交換する前の排熱流路110を流れている第1熱媒体と、凝縮器154における作動流体と熱交換した後の第2熱媒体流路112を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させる。排熱回収装置150Bに流入した第1熱媒体の温度がランキンサイクル155にとって高すぎる場合に、排熱流路110を流れる第1熱媒体が蒸発器152における作動流体と熱交換する前に第1熱媒体の温度を適切に低下させることができる。その結果、高温熱源の温度が、ランキンサイクル155が効率良く動作可能な範囲に収まる。
The exhaust heat
排熱回収装置150Bは、排熱回収装置150Aと同様に、第1熱媒体から回収した排熱を発電だけでなく第2熱媒体の予熱などの他の用途にも利用できる。このため、第1熱媒体の有する排熱を効率良く利用できる。また、ランキンサイクル155の蒸発器152によって第1熱媒体から回収される排熱の量が低減される。このため、ランキンサイクル155を小型化でき、排熱回収装置150Bの低コスト化を図ることができる。
Similarly to the exhaust
(第2変形例)
排熱回収装置150Aは、図3に示すように、第2変形例に係る排熱回収装置150Cのように変更されてもよい。排熱回収装置150Cのランキンサイクル155は、凝縮器154において、膨張機153で膨張した作動流体と、第2熱媒体と異なる冷却媒体とを熱交換させることによって作動流体を凝縮させる。排熱回収装置150Cは、例えば、ファン157を備えている。ファン157は、排熱回収装置150Cの外部の空気を冷却媒体として凝縮器154に向かって供給する。排熱回収装置150Cは、海水、河川水、又は湖沼水等を冷却媒体としてポンプによって凝縮器154へ供給するように構成されていてもよい。第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体の温度が高くランキンサイクル155の低温熱源の温度として適切でない場合でも、ランキンサイクル155を効率良く動作させることができる。
(Second modification)
As shown in FIG. 3, the exhaust heat recovery device 150 </ b> A may be modified like an exhaust heat recovery device 150 </ b> C according to the second modification. In the
排熱回収熱交換器156は、排熱流路110において蒸発器152よりも上流側に配置され、かつ、第2熱媒体流路112において凝縮器154よりも下流側に配置されている。すなわち、排熱回収熱交換器156は、蒸発器152における作動流体と熱交換する前の排熱流路110を流れている第1熱媒体と、第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体とを熱交換させる。
The exhaust heat
排熱回収装置150Cは、第1熱媒体の温度がランキンサイクル155にとって高すぎるときの第1熱媒体の有する排熱を排熱回収熱交換器156によって回収し、第2熱媒体を加熱する。これにより、第1熱媒体が蒸発器152における作動流体と熱交換する前に第1熱媒体の温度を適切に低下させる。ランキンサイクル155は、排熱回収熱交換器156によってランキンサイクル155にとって適切な温度となった第1熱媒体を高温熱源として用い、排熱回収装置150Cの外部の空気等の無尽蔵に存在する冷却媒体を低温熱源として用いる。これにより、ランキンサイクル155及び発電機170によって発電を行う。排熱回収熱交換器156による排熱回収によって温度が低下した第1熱媒体の排熱によってランキンサイクル155及び発電機170を用いて発電できる。
The exhaust
排熱回収装置150Cは、排熱回収装置150Aと同様に、第1熱媒体から回収した排熱を発電だけでなく第2熱媒体の予熱などの他の用途にも利用できる。このため、第1熱媒体の有する排熱を効率良く利用できる。また、ランキンサイクル155の蒸発器152によって第1熱媒体から回収される排熱の量が低減される。このため、ランキンサイクル155による動力生成の効率も高まる。また、ランキンサイクル155を小型化でき、排熱回収装置150Cの低コスト化を図ることができる。
Similarly to the exhaust
(第3変形例)
排熱回収装置150Aは、図4に示すように、第3変形例に係る排熱回収装置150Dのように変更されてもよい。排熱回収装置150Dのランキンサイクル155は、排熱回収装置150Cと同様に、凝縮器154において、膨張機153で膨張した作動流体と、第2熱媒体と異なる冷却媒体とを熱交換させることによって作動流体を凝縮させる。また、排熱回収熱交換器156は、排熱流路110において蒸発器152よりも上流側に配置され、かつ、第2熱媒体流路112において凝縮器154よりも下流側に配置されている。すなわち、排熱回収熱交換器156は、蒸発器152における作動流体と熱交換する前の排熱流路110を流れている第1熱媒体と、第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体とを熱交換させる。排熱回収装置150Dは、排熱流路110において、蒸発器152と排熱回収熱交換器156との位置関係が逆転している点を除き、排熱回収装置150Cと同様に構成されている。
(Third Modification)
As shown in FIG. 4, the exhaust heat recovery device 150 </ b> A may be modified like an exhaust heat recovery device 150 </ b> D according to the third modification. In the
排熱回収装置150Dは、ランキンサイクル155の高温熱源として適切な温度で排熱回収装置150Dに流入した第1熱媒体の排熱をまずランキンサイクル155の蒸発器152で回収できる。また、蒸発器152で回収されなかった第1熱媒体の排熱を排熱回収熱交換器156で回収できる。このため、排熱回収装置150Aと同様に、ランキンサイクル155及び排熱回収熱交換器156が第1熱媒体の有する排熱の回収を適切に分担できる。また、第2熱媒体流路112を流れている第2熱媒体の温度が高くランキンサイクル155の低温熱源の温度として適切でない場合でも、ランキンサイクル155を効率良く動作させることができる。
The exhaust heat recovery apparatus 150 </ b> D can first recover the exhaust heat of the first heat medium flowing into the exhaust heat recovery apparatus 150 </ b> D at an appropriate temperature as the high temperature heat source of the
<加熱システム>
次に、上記の排熱回収装置を備えた加熱システム100について説明する。図5に示すように、加熱システム100は、炉体101、燃焼部105、加熱空間102、排出流路120、吸気流路130、再熱流路107、加熱流路108、排熱回収装置150A、及び搬送装置104を備える。
<Heating system>
Next, the
燃焼部105は、バーナー105Aを備える。吸気流路130は、燃焼部105に外気を供給するための流路である。吸気流路130の途中には、吸気ファン111が設けられている。吸気ファン111が作動することによって外気が燃焼部105に供給される。これにより、燃焼部105は、バーナー105Aによって燃料を燃焼させ熱を発生させる。
The
加熱空間102は、加熱流路108によって燃焼部105に接続されている。搬送装置104によって被加熱物103が加熱空間102に搬送される。加熱空間102は、燃焼部105で発生した熱を用いて被加熱物103を加熱するための空間である。搬送装置104によって加熱後の被加熱物103が加熱空間102の外部へ搬送される。
The
燃焼部105で発生した燃焼ガスが加熱流路108を通って加熱空間102に連続的に供給されるので、加熱空間102で排気ガスが発生する。排出流路120は、加熱空間102で発生した排気ガスを排出するための流路である。排出流路120は加熱空間102に接続されている。排出流路120の途中には排気ファン109が配置されている。排気ファン109が作動することによって加熱空間102で発生した排気ガスが加熱システム100の外部に排出される。排熱回収装置150Aの排熱流路110は、その排気ガスが第1熱媒体として排熱流路110に供給されるように排出流路120に接続されている。
Since the combustion gas generated in the
排熱回収装置150Aの第2熱媒体流路112(図1参照)は、燃焼部105に供給される外気が第2熱媒体として第2熱媒体流路112を経由して燃焼部105に供給されるように吸気流路130の少なくとも一部を形成している。
In the second heat medium flow path 112 (see FIG. 1) of the exhaust
再熱流路107は、加熱空間102における空気の一部を燃焼部105に供給するための流路である。再熱流路107は、加熱空間102に接続されている。再熱流路107の途中には循環ファン106が設けられている。循環ファン106が作動することによって加熱空間102における空気の一部が再熱流路107を流れて燃焼部105に供給される。再熱流路107は、吸気流路130の途中で吸気流路130に接続されている。このため、吸気流路130を流れる外気と再熱流路107を流れている空気とが混合されて燃焼部105に供給される。なお、再熱流路107は、吸気流路130に接続されずに、燃焼部105に直接接続されていてもよい。
The
加熱システム100の動作について説明する。まず、吸気ファン111、排気ファン109、及び循環ファン106を作動させて、加熱システム100の内部に空気の流れを発生させる。次に、燃料がバーナー105Aに供給されて、バーナー105Aが点火される。吸気流路130を流れる外気と再熱流路107を流れている空気とが混合された空気が燃焼部105に供給されることによって、バーナー105Aにおいて燃料が燃焼する。これにより燃焼ガスが発生する。また、バーナー105Aにおける燃料の燃焼に直接関与しない燃焼部105の空気が燃焼ガスによって加熱される。燃焼ガス及び燃焼ガスに加熱された空気が加熱流路108を通って加熱空間102に供給される。吸気流路130を通って燃焼部105に供給される外気の流量と同程度の流量で排気ガスが加熱空間102から排出流路120を通じて排出される。
The operation of the
加熱空間102における空気の温度が所定の温度に達した後、被加熱物103が搬送装置104によって加熱空間102に搬送される。加熱空間102において被加熱物103が加熱されることにより、乾燥、焼き付け塗装における塗料の硬化、ロウ付け等の被加熱物103に対する処理が行われる。
After the temperature of the air in the
排熱回収装置150Aは、加熱空間102から排出された排気ガスを第1熱媒体として用い、吸気流路130を流れている外気を第2熱媒体として用いて、上述の通り動作する。これにより、排熱回収装置150Aは、ランキンサイクル155及び発電機170による発電及び燃焼部105に供給されるべき外気の予熱を行う。
The exhaust
発電された電力は、例えば、加熱システム100において電力を消費する搬送装置104、循環ファン106、排気ファン109、又は吸気ファン111の作動に使用される。これにより、加熱システム100に対し外部から供給されるべき電力を低減できる。また、燃焼部105に供給される外気が排熱回収装置150Aによって予熱されるので、バーナー105Aにおける燃料の燃焼によって発生すべき熱量を低減できる。これにより、燃料を節約できる。その結果、加熱システム100が高い省エネ性能を有する。発電された電力は、加熱システム100の外部に供給されてもよい。
The generated electric power is used, for example, for the operation of the conveying
加熱システム100は、排熱回収装置150Aの代わりに、排熱回収装置150B、排熱回収装置150C、又は排熱回収装置150Dを備えてもよい。また、加熱システム100において、再熱流路107及び循環ファン106が省略されてもよい。
The
<蒸気ボイラー>
次に、上記の排熱回収装置を備えた蒸気ボイラー200について説明する。図6に示すように、蒸気ボイラー200は、燃焼器205、燃焼ガス流路207、蒸気発生器202、給液流路250、蒸気流路260及び排熱回収装置150Aを備える。燃焼器205は、燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、燃焼ガス流路207を流れる。蒸気発生器202は、燃焼器205で発生した燃焼ガスと液体とを熱交換させることによって液体を蒸発させる。蒸気発生器202で蒸発する液体は、例えば、水である。蒸気発生器202は、例えば、フィンチューブ式熱交換器又はベアチューブ式熱交換器である。給液流路250は、蒸気発生器202に液体を供給するための流路である。給液流路250は、蒸気発生器202に接続されている。蒸気流路260は、蒸気発生器202で発生した蒸気を蒸気ボイラー200の外部へ供給する。
<Steam boiler>
Next, the
排熱回収装置150Aの排熱流路110は、蒸気発生器202において液体と熱交換した後の燃焼ガスが第1熱媒体として排熱流路110を流れるように構成されている。具体的に、燃焼ガス流路207の蒸気発生器202の下流側の部分によって排熱流路110が形成されている。排熱回収装置150Aの第2熱媒体流路112は、蒸気発生器202に供給されるべき液体が第2熱媒体として第2熱媒体流路112を経由して蒸気発生器202に供給されるように、給液流路250の少なくとも一部を形成している。
The exhaust
蒸気ボイラー200の動作について説明する。まず、ポンプ(図示省略)を作動させて給液流路250を通じて蒸気発生器202へ液体を供給する。次に、燃焼器205に燃料を供給して、燃焼器205が点火される。燃焼器205における燃料の燃焼によって発生した燃焼ガスが燃焼ガス流路207を流れる。蒸気発生器202において、燃焼ガス207と蒸気発生器202の内部の液体とが熱交換する。これにより、蒸気発生器202は液体を蒸発させる。蒸気発生器202によって発生した蒸気は、蒸気流路260を通じて蒸気ボイラー200の外部へ供給される。
The operation of the
排熱回収装置150Aは、蒸気発生器202において液体と熱交換した後の燃焼ガスを第1熱媒体として用い、蒸気発生器202に供給されるべき液体を第2熱媒体として用いて上述の通り動作する。これにより、排熱回収装置150Aは、ランキンサイクル155及び発電機170による発電及び蒸気発生器202に供給されるべき液体の予熱を行う。
The exhaust
発電された電力は、例えば、給液流路250に液体を流すためのポンプ、または送風機(図示省略)等の蒸気ボイラー200において電力を消費する装置を作動させるために使用される。これにより、蒸気ボイラー200に対し外部から供給されるべき電力を低減できる。また、蒸気発生器202に供給されるべき液体が排熱回収装置150Aによって予熱されるので、燃焼器205における燃料の燃焼によって発生すべき熱量を低減できる。これにより、燃料を節約できる。その結果、蒸気ボイラー200が高い省エネ性能を有する。発電された電力は、蒸気ボイラー200の外部に供給されてもよい。
The generated electric power is used, for example, to operate a device that consumes electric power in a
<脱臭システム>
次に、上記の排熱回収装置を備えた脱臭システム300Aについて説明する。図7に示すように、脱臭システム300Aは、燃焼部360、排気流路310、供給流路320、プロセス流体流路350、排熱回収装置150B、濃縮部340、及び導入流路370を備える。燃焼部360は、臭気物質を燃焼させる。これにより、臭気物質を分解する。臭気物質は、例えば、工場における生産工程から排出されるガスに含まれる有機化合物である。濃縮部340は臭気物質を濃縮し、濃縮された臭気物質が燃焼部360に供給される。燃焼部360で臭気物質を燃焼させることによって排気ガスが発生する。排気流路310は、燃焼部360で臭気物質を燃焼させて発生した排気ガスを排出するための流路である。
<Deodorization system>
Next, the
プロセス流体流路350は、所定の熱プロセスにプロセス流体を供給するための流路である。プロセス流体は、例えば、脱臭システム300Aの外部から吸い込まれた空気である。プロセス流体流路350は濃縮部340に接続されており、プロセス流体が濃縮部340に供給される。
The
排熱回収装置150Bの排熱流路110は、燃焼部360で発生した排気ガスが第1熱媒体として排熱流路110に供給されるように排気流路310に接続されている。また、排熱回収装置150Bの第2熱媒体流路112は、プロセス流体が第2熱媒体として第2熱媒体流路112を経由して所定の熱プロセスに供給されるように、プロセス流体流路350の少なくとも一部を形成している。
The exhaust
燃焼部360は、予熱部360Aと、触媒燃焼部360Bとを備える。予熱部360Aは、臭気物質を予熱する。予熱部360Aはバーナー305を有している。バーナー305において燃料を燃焼させて発生した熱によって臭気物質を予熱する。触媒燃焼部360Bは、触媒を有している。触媒は、例えば、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀などの金属又はこれらの硝酸塩若しくは塩化物である。この触媒は、触媒燃焼部360Bにおいて、メタルハニカム、セラミックハニカム、又はボールペレットなどの構造体に担持されている。触媒燃焼部360Bは、予熱された臭気物質を触媒と接触させて触媒燃焼させる。
The
濃縮部340は、臭気物質を吸着材に吸着させた後、吸着材から臭気物質を脱着させて臭気物質を濃縮する。供給流路320は、濃縮部340と燃焼部360とを接続しており、濃縮部340で濃縮された臭気物質を燃焼部360に供給するための流路である。濃縮部340は、例えば、吸着材で形成された環状の濃縮ロータ(図示省略)を備える。吸着材は、例えば、ゼオライトである。濃縮ロータは、濃縮部340に回転可能に設けられている。濃縮部340は、吸着領域341及び再生領域342を備える。濃縮ロータは、濃縮ロータの一部が吸着領域341と再生領域342とを交互に通過するように回転する。導入流路370が吸着領域341に接続されている。導入流路370を通じて臭気物質が吸着領域341に供給される。吸着領域341において、臭気物質が吸着材、すなわち、濃縮ロータに吸着する。
After the odorous substance is adsorbed on the adsorbent, the concentrating
プロセス流体流路350が再生領域342に接続されている。プロセス流体流路350を通じてプロセス流体が再生領域342に供給される。プロセス流体は、排熱回収装置150Bの第2熱媒体流路112を経由するので排熱回収装置150Bによって予熱される。これにより、再生領域342において、排熱回収装置150Bの第2熱媒体流路112を経由したプロセス流体によって臭気物質が吸着した吸着材を加熱して臭気物質を吸着剤から脱着させる。すなわち、このプロセスが所定の熱プロセスに該当する。
A process
脱臭システム300Aの動作を説明する。まず、脱臭システム300Aは、例えば、プロセス流体流路350に設けられたファン(図示省略)を作動させて、プロセス流体流路350を通じて、プロセス流体として脱臭システム300Aの外部の空気を濃縮部340の再生領域342へ供給する。次に、バーナー305に燃料が供給され、バーナー305が点火される。濃縮部340の濃縮ロータを回転させる。導入流路370を通じて臭気物質を濃縮部340へ供給し、濃縮部340で臭気物質を濃縮する。濃縮部340で濃縮した臭気物質を、供給流路320を通じて予熱部360Aに供給し、バーナー305によって予熱する。予熱した臭気物質を触媒燃焼部360Bで触媒燃焼させて分解し、脱臭する。臭気物質を燃焼させて発生した排気ガスを、排気流路310を通じて排熱回収装置150Bに供給する。
The operation of the
排熱回収装置150Bは、排気流路310を通じて供給された、燃焼部360で臭気物質を燃焼させて発生した排気ガスを第1熱媒体として用い、プロセス流体流路350を流れるプロセス流体を第2熱媒体として用いて上述の通り動作する。これにより、排熱回収装置150Bは、ランキンサイクル155及び発電機170による発電及び濃縮部340の再生領域342に供給されるべきプロセス流体の予熱を行う。
The exhaust
発電された電力は、例えば、濃縮部340の吸着材ロータ、ファン等の脱臭システム300Aにおいて電力を消費する装置を作動させるために使用される。これにより、脱臭システム300Aに対し外部から供給されるべき電力を低減できる。また、プロセス流体が排熱回収装置150Aによって予熱されるので、濃縮部340に供給されるプロセス流体を予熱するための熱量を低減できる。これにより、脱臭システム300Aが消費する燃料を節約できる。その結果、脱臭システム300Aが高い省エネ性能を有する。発電された電力は、脱臭システム300Aの外部に供給されてもよい。
The generated electric power is used, for example, to operate a device that consumes electric power in the
(変形例)
脱臭システム300Aは、様々な変更が可能である。例えば、脱臭システム300Aは、図8に示す脱臭システム300Bのように変更されてもよい。脱臭システム300Aは、排熱回収装置150Bに代えて排熱回収装置150Cが用いられる点を除き、脱臭システム300Aと同様に構成されている。このような構成によっても、脱臭システム300Aと同様の効果を得ることができる。
(Modification)
Various changes can be made to the
脱臭システム300Aにおいて、所定の熱プロセスは、濃縮部340における熱プロセスに限られない。例えば、所定の熱プロセスは、燃焼部360における臭気物質の燃焼であってもよい。すなわち、予熱されたプロセス流体が燃焼部360に供給されて燃焼用空気として利用されるように変更されてもよい。また、濃縮部340を省略してもよい。燃焼部360は、臭気物質を触媒燃焼させる方式に従って構成されていなくてもよく、例えば、バーナーにより臭気物質を直接燃焼させる、直接燃焼方式に従って構成されていてもよい。脱臭システム300Bも同様に変更されてよい。さらに、脱臭システム300Aは、排熱回収装置150Bに代えて、排熱回収装置150A又は排熱回収装置150Dが用いられるように変更されてもよい。
In the deodorization system 300 </ b> A, the predetermined thermal process is not limited to the thermal process in the
100 加熱システム
102 加熱空間
105 燃焼部
107 再熱流路
110 排熱流路
112 第2熱媒体流路
120 排出流路
130 吸気流路
150A−150D 排熱回収装置
151 ポンプ
152 蒸発器
153 膨張機
154 凝縮器
155 ランキンサイクル
156 排熱回収熱交換器
170 発電機
200 蒸気ボイラー
202 蒸気発生器
205 燃焼器
250 給液流路
300A、300B 脱臭システム
310 排気流路
320 供給流路
340 濃縮部
350 プロセス流体流路
360 燃焼部
360A 予熱部
360B 触媒燃焼部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1熱媒体の温度より低い温度を有する第2熱媒体を流すための第2熱媒体流路と、
ポンプ、蒸発器、膨張機、及び凝縮器を含み、前記蒸発器において前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と作動流体とを熱交換させることによって前記作動流体を蒸発させ、蒸発した前記作動流体が前記膨張機で膨張して動力を生成するランキンサイクルと、
前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させることによって前記第2熱媒体を加熱して前記第1熱媒体の有する排熱を回収するための排熱回収熱交換器と、を備え、
前記ランキンサイクルは、前記凝縮器において、前記膨張機で膨張した前記作動流体と、前記排熱回収熱交換器で加熱される前の前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させることによって、前記作動流体を凝縮させ、
前記排熱回収熱交換器は、前記蒸発器における前記作動流体と熱交換した後の前記排熱流路を流れている前記第1熱媒体と、前記第2熱媒体流路を流れている前記第2熱媒体とを熱交換させる、
排熱回収装置。 An exhaust heat passage for flowing a first heat medium having exhaust heat;
A second heat medium flow path for flowing a second heat medium having a temperature lower than the temperature of the first heat medium;
A pump, an evaporator, an expander, and a condenser, wherein the working fluid is evaporated and evaporated by exchanging heat between the first heat medium flowing through the exhaust heat flow path and the working fluid in the evaporator. A Rankine cycle in which the working fluid is expanded by the expander to generate power;
The first heat medium is heated by exchanging heat between the first heat medium flowing through the exhaust heat flow path and the second heat medium flowing through the second heat medium flow path, thereby the first heat medium. e Bei and a heat recovery heat exchanger for recovering waste heat with the medium,
In the Rankine cycle, in the condenser, the working fluid expanded by the expander and the second heat medium flowing through the second heat medium flow path before being heated by the exhaust heat recovery heat exchanger And the heat exchange to condense the working fluid,
The exhaust heat recovery heat exchanger includes the first heat medium flowing through the exhaust heat flow path after exchanging heat with the working fluid in the evaporator, and the first heat medium flowing through the second heat medium flow path. 2 heat exchange with heat medium,
Waste heat recovery device.
前記燃焼部で発生した熱を用いて被加熱物を加熱するための加熱空間と、
前記加熱空間で発生した排気ガスを排出するための排出流路と、
前記燃焼部に外気を供給するための吸気流路と、
請求項1−4のいずれか1項に記載の排熱回収装置と、を備え、
前記排熱流路は、前記排気ガスが前記第1熱媒体として前記排熱流路に供給されるように前記排出流路に接続され、
前記第2熱媒体流路は、前記外気が前記第2熱媒体として前記第2熱媒体流路を経由して前記燃焼部に供給されるように前記吸気流路の少なくとも一部を形成している、
加熱システム。 A combustion section;
A heating space for heating an object to be heated using heat generated in the combustion section;
A discharge passage for discharging the exhaust gas generated in the heating space;
An intake passage for supplying outside air to the combustion section;
An exhaust heat recovery device according to any one of claims 1 to 4 ,
The exhaust heat channel is connected to the exhaust channel so that the exhaust gas is supplied to the exhaust heat channel as the first heat medium,
The second heat medium flow path forms at least a part of the intake flow path so that the outside air is supplied as the second heat medium to the combustion unit via the second heat medium flow path. Yes,
Heating system.
前記燃焼器で発生した燃焼ガスと液体とを熱交換させることによって前記液体を蒸発させる蒸気発生器と、
前記蒸気発生器に前記液体を供給するための給液流路と、
請求項1−4のいずれか1項に記載の排熱回収装置と、備え、
前記排熱流路は、前記蒸気発生器において前記液体と熱交換した後の前記燃焼ガスが前記第1熱媒体として前記排熱流路を流れるように構成されていて、
前記第2熱媒体流路は、前記蒸気発生器に供給されるべき前記液体が前記第2熱媒体として前記第2熱媒体流路を経由して前記蒸気発生器に供給されるように、前記給液流路の少なくとも一部を形成している、
蒸気ボイラー。 A combustor,
A steam generator for evaporating the liquid by exchanging heat between the combustion gas generated in the combustor and the liquid;
A liquid supply passage for supplying the liquid to the steam generator;
An exhaust heat recovery device according to any one of claims 1 to 4 ,
The exhaust heat flow path is configured such that the combustion gas after heat exchange with the liquid in the steam generator flows through the exhaust heat flow path as the first heat medium,
The second heat medium flow path is configured such that the liquid to be supplied to the steam generator is supplied to the steam generator as the second heat medium via the second heat medium flow path. Forming at least part of the liquid supply flow path,
Steam boiler.
前記燃焼部で前記臭気物質を燃焼させて発生した排気ガスを排出するための排気流路と、
所定の熱プロセスにプロセス流体を供給するためのプロセス流体流路と、
請求項1−4のいずれか1項に記載の排熱回収装置と、を備え、
前記排熱流路は、前記排気ガスが前記第1熱媒体として前記排熱流路に供給されるように前記排気流路に接続され、
前記第2熱媒体流路は、前記プロセス流体が前記第2熱媒体として前記第2熱媒体流路を経由して前記所定の熱プロセスに供給されるように、前記プロセス流体流路の少なくとも一部を形成している、
脱臭システム。 A combustion section for burning odorous substances;
An exhaust passage for discharging exhaust gas generated by burning the odorous substance in the combustion section;
A process fluid flow path for supplying a process fluid to a predetermined thermal process;
An exhaust heat recovery device according to any one of claims 1 to 4 ,
The exhaust heat passage is connected to the exhaust passage so that the exhaust gas is supplied to the exhaust heat passage as the first heat medium,
The second heat medium flow path includes at least one of the process fluid flow paths so that the process fluid is supplied as the second heat medium to the predetermined heat process via the second heat medium flow path. Forming part,
Deodorization system.
前記濃縮部で濃縮された前記臭気物質を前記燃焼部に供給するための供給流路と、をさらに備え、
前記所定の熱プロセスとして、前記第2熱媒体流路を経由した前記プロセス流体によって前記臭気物質が吸着した前記吸着材を加熱して前記臭気物質を前記吸着材から脱着させる、請求項8又は9に記載の脱臭システム。 A concentrating part for desorbing the odorous substance from the adsorbent and concentrating the odorous substance after adsorbing the odorous substance to the adsorbent;
A supply flow path for supplying the odorous substance concentrated in the concentration unit to the combustion unit,
Examples predetermined heat process, wherein the odorant by the process fluid that has passed through the second heat medium passage and heating the adsorbent having adsorbed desorbing the odorous substances from the adsorbent according to claim 8 or 9 Deodorizing system as described in.
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